Rechner „fressen“ Strom. Das weiß jeder. Das Thema „Energieeffizienz“ gilt als eine der größten Herausforderungen in der Informations- und Kommunikationstechnologie. Dieser Herausforderung will sich der neue SFB 912 „HAEC - Highly Adaptive Energy-Efficient Computing“ stellen. Rund 8,2 Millionen Euro gibt die DFG insgesamt für vier Jahre, damit die Wissenschaftler der 16 beteiligten Lehrstühle aus Elektrotechnik, Informatik und Mathematik unter Koordination von Prof. Gerhard Fettweis einen völlig neuen wissenschaftlichen Ansatz verfolgen können. Ihr visionäres Ziel ist die Erforschung von Technologien, die Computersysteme mit wesentlich verbesserter Energieeffizienz und unvermindert hoher Leistungsfähigkeit ermöglichen.

Während in der Hardware-Entwicklung der Fokus auf die Verringerung des Energieverbrauchs einzelner Komponenten gerichtet ist, untersucht dieser SFB in einem ganzheitlichen Ansatz die Wechselwirkungen zwischen Hard- und Software unter dem Aspekt, den Verbrauch des Gesamtsystems durch hochadaptive Informationsverarbeitung zu verringern. Mit den untersuchten Technologien stößt der SFB in wissenschaftliches Neuland vor. Von ihm werden wesentliche Impulse für die Computerindustrie erwartet.

Die Genehmigung des SFB 912 ist ein entscheidender Baustein für die Bewerbung des Clusters „Center for Advancing Electronics Dresden“ im Rahmen der Exzellenzinitiative.

Der zweite von der DFG bewilligte SFB/Transregio 96 trägt den Titel „Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen“ und wird mit mehr als 10 Millionen Euro gefördert. Damit ist die interdisziplinäre und standortübergreifende Forschung zur Beherrschung von thermisch bedingten Maß- und Formabweichungen  am Werkstück bei der spanenden Bearbeitung durch Wissenschaftler der TU Dresden, der RWTH Aachen und der TU Chemnitz für die kommenden vier Jahre sichergestellt.

„Die spanende Bearbeitung von Bauteilen nimmt mit ca. 80 Prozent eine zentrale Stellung ein. Neben der Produktivität wachsen zugleich die Anforderungen an die Genauigkeit der Bauteile“, äußerte sich der Sprecher des SFB/Transregio 96, Prof. Knut Großmann vom Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik der TU Dresden.

Die für Produktivitätssteigerungen notwendigen höheren Mengenleistungen an Bauteilen führen aufgrund höherer Wärmeströme innerhalb der Maschine während ihrer Bearbeitung zu einer Zunahme thermo-elastischer Verformungen der Maschinenstruktur. Dieser Effekt schlägt sich in Maß- und Formabweichungen am Werkstück nieder. „Man kann durchaus davon ausgehen, dass die herstellungsbedingte Fehlerquote teilweise weit über 50 Prozent liegt.“, so Großmann.

Bisherige Lösungsansätze verringern solche Fehler beispielsweise durch die Temperierung von tragenden Strukturbereichen der Werkzeugmaschinen mittels Fluiden, durch die Klimatisierung ganzer Fertigungsbereiche oder den Dauerbetrieb zur Gewährleistung eines thermischen Beharrungszustandes. Diese Maßnahmen erhöhen allerdings durchweg den Energieverbrauch signifikant und belasten die Wirtschaftlichkeit der spanenden Fertigung.

Den Zielkonflikt aus Energieeinsatz, Genauigkeit und Produktivität wollen die Wissenschaftler aus Dresden, Aachen und Chemnitz nun auf zwei Wegen lösen: Zum Einen werden die thermo-elastischen Verformungen der Maschine in Echtzeit durch Gegenbewegungen auf Grundlage äußerst komplexer mathematischer Maschinenmodelle korrigiert; zum Anderen sollen die thermo-elastischer Verformungen durch Maßnahmen bei der Maschinengestaltung, z. B. durch eine gesteuerte Temperaturverteilung in den Strukturbauteilen der Maschine oder die Optimierung der verschiedenen Antriebe vermindert werden.

Hierzu entwickeln und erproben 22 Wissenschaftler sowie weitere Mitarbeiter in 19 Teilprojekten des SFB/Transregio 96 Grundlagen, Vorgehensweisen, Algorithmen, Berechnungswerkzeuge und Komponenten. Die Kooperation der drei Standorte mit ihrer jeweils spezifischen fachlichen Kompetenz, den sich ergänzenden Vorarbeiten und der Nutzungsmöglichkeit vorhandener Ressourcen ist eine wichtige Erfolgsvoraussetzung. Die auf insgesamt zwölf Jahre angelegte Forschungsstrategie bietet umfangreiche Qualifizierungsmöglichkeiten für Promovenden, bezieht aber gleichermaßen Studenten frühzeitig in die systematische wissenschaftliche Arbeit ein.

Mit der Einrichtung dieser beiden neu bewilligten Projekte verfügt die TU Dresden nun über insgesamt elf Sonderforschungsbereiche.

Informationen für Journalisten:
Zum SFB 912:
Prof. Gerhard Fettweis
Tel.: 0351 463-41000

Zum SFB/Transregio 96:
Prof. Knut Großmann
Tel.: 0351 463-34358

Kim-Astrid Magister
25. Mai 2011